Question

如何提高机械加工精度？

Answer 1

机械加工精度是指相关工件在加工完成后所具有的包括尺寸大小.几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值，与其预先设计应具备的理想几何参数需求比对的相符程度。加工精度通常包括尺寸精度.形状精度和位置精度等方面的内容，尺凳搏寸精度用来限制加工表面与其基准间尺寸误差的范围，形状精度用来限制加工表面宏观几何形状误差，位置精度用来限制加工表面与其基准间的平行度.垂直度.同轴度等相互位置误差。由于加工机械的性能.技术方法.生产条件等因素的不同影响，机械加工出来的相关零件在其尺寸.形状和表面相互位置参数与理想参数总是存在一定的偏离误差，在数值上通常采用加工误差的大小来表示加工精度。机械元件的加工精度和表面质量等加工质量.是保证相关机械产品装配质量的基础，加工误差的大小反映了加工精度的高低。
一、机械加工产生误差主要原因
1.机床磨损及几何误差对加工精度的影响
（1）主轴回转误差
加床存在的主轴回转误差将对工件的具体性状以及工件加工的具体位置造成最为直接的影响。主轴的回转误差可以被分解为径向与轴向跳动以及主轴角度摆动，在具体的加工工作中受加工工件具体表面位置的不同以及主轴回转误差变现的不同，而导致的加工误差也各有不同。比如，在进行工件加工时，由于主轴存在径向跳动误差，此时便会处于加工状态下的工件的外圆或是内孔的精度造成一定影响，但主轴的跳动误差却不会对工件的端面加工造成不利影响。在机床主轴所存在的三种误差表现形式当中，主轴的角度摆动误差与主轴的径向跳动误差对工件加工精度的影响较为相似，主轴这两种误差表现形式对工件加工精度影响的差别主要体现在，主轴的角度摆动误差除对加工工件表面的圆度产生影响之外，还会对加工工件表面的圆柱度带来一定程度的影响。
（2）导轨误差
机床中导轨主要起着承载和导向的作用，它既是运动的基准，也是确定机床主要部件相对位置的基准，因此它的误差会对工件的形状精度产生直接的影响。导轨在水平面的直线度误差，会直接反映在工件表面的误差敏感方向，即法线方向，加工精度受其影响的程度最大；而导轨在垂直平面内的直线度误差则相对影响较小，甚至可以忽略不计；前后导轨平行度误差会造成在运动过程中工作台的摆动，刀尖的运动轨迹则为空间曲线，从而导致工件形状的误差。
（3）传动链的误差
工件在切削的过程中，其表面的成形运动是靠一系列的传动机构实现的。该传动机构包括齿轮.螺母.蜗枣巧祥杆.丝杆等传动元件。由于这些元件会在装配.加工以及使用过程中产生磨损而导致误差，所以就导致传动链的传动误差。传动线路越长.传动机构越复杂，传动误差就会相应的越大。影响工件表面加工精度的误差因素中，主要因素就是机床的传动链误差。
2.刀具.夹具的误差
刀具种类的不同，对于加工精度的影响程度也不同，普通的刀具比如车刀.铣刀等，其制造误差几科对加工精度没有直接的影响；而定尺寸刀具的尺寸误差，则直接影响着工件的尺寸精度；成形刀具则会影响到工件的形状精度。刀具的磨损则直接影响到工件与刀具的相对位置，从而造成尺寸误差。此外，由于夹具是保证工件相对于机床刀具有正确位置，所以夹具对工件的位置精度有很大影响，夹具的磨损会造成工件定位的误差。
3.工艺系统受力变形导致的误差
（1）切削过程中受力点位置变化引起的
加工误差。在切削过程中，工艺系统的刚度随切削力着力点位置的变化而变化，引起系统变形的差异，使被加工表面产生形状误差。
（2）切削力大小变化引起的加工误差--误差复映。
工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状，但它在尺寸.形状以及表面层材料硬度上都有较大的误差。毛坯的这些误差在加工时使切削深度不断发生变化，从而导致切削力的变化，进而引起工艺系统产生相应的变形，使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。当然，宽喊工件表面残留的误差比毛坯表面误差要小得多这种现象称为“误差复映规律”，所引起的加工误差称为“误差复映”除切削力外，传动力.惯性重力.夹紧力等其他作用力也会使工艺系统的变形发生变化，从而引起加工误差，影响加工精度。
4.工艺系统受热变形导致的误差
机械加工过程中，工艺系统会在各种热源的作用下产生一定的热变形。因为工艺系统的热源分布不均匀，各个环节的材料和结构也不同，从而导致工艺系统各部分变形产生误差，破坏工件和刀具的运动关系和准确位置，最终产生加工误差。特别是精密加工，热变形误差占总误差的百分之四十到七十的比重。
（1）机床热变形
受到热源的影响，机床各个部分的温度会发生变化，因为机床构造的复杂性以及热源分布的不均匀，机床部件会发生不同程度的热变形，从而破坏了机床部件原有的互相位置关系，从而影响工件的加工精度。
（2）刀具热变形
虽然刀具在切削加工中受到的热量比例很小，但是因为其刀具的热容量和尺寸都很小，所以有很高的温升，最终会引起刀具的热伸长并最终导致加工误差。粗加工情况下可以不用考虑刀具的热变形影响，但如果是要求较高的工件，刀具的热变形则会对于表面形状误差产生影响。
（3）工件热变形
工件热变形主要是由切削热所导致的，其热变形的情况和加工方法以及是否受热均匀有关。当工件均匀受热时，比如一些简单的车.磨轴工件的外圆，等到加工后冷却至室温，工件的直径和长度都会有所收缩，从而产生一定的尺寸误差；加工较短的轴套类或者盘类工件时，因为加工行程相对较短，就可以近似的认为沿工件轴向方向温升相同。而加工较长的工件时，工件开始走刀温度相对较低，从而变形也小